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第6 1 卷 2OO 9 第2 期 年5 月 有色金属 N 锄f e r r o u sM e t a l s V d ．6 1 ．N o ．2 M a y2 0 O 9 D e t e r m i n a t i o no fS o n o c h e m i c a lR e a c t o rP o w e ra n d．U e t e r m l n a t l o no 士S o n o c h e m l c a l ．K e a C t o rP o w e ra n d A p p l i c a t i o ni nS u l f u rD i o x i d eD e s o r p t i o n X U EJ u a n q i n ，Z H O UZ h o u ，T I A NY u h o n g ，H O N GT a o ，L IL i n b o S c h o o lo fM e t a l l u 画c a IE n g i n e 舐n g ，X i ’a I lU n i v 瞵i 够o f 加℃h i t e c t u r ea n d 嗽h 蒯。时，Ⅺ’a l l7 10 0 5 5 ，C } l i m A b s t m c t I no r d e rt oo b 协i nb e t t e rr e p e t i t i v et l l t r a s o n i c 硼k t s ，i ti sn e c e s 髓r yt od e n n et h eu h r a s o u n di n t e l l s i t ya n di 协d i s t 舶u t i ∞ f o ran e w l yd g v e I D p e d ∞I l o c h e m i c a lr e a c t o r ．T h ep o w e ro f ∞l f ．r m d es c 吼o c h e m i c a lr e a c t o fh 抽b e 明c a l i b 阳t e db yu s i n gc a l o r i m e t r yi nt h i 5 w o r k ，矾dt h ei n n u ∞c eo nt h ed i s s i p a t e da c o 哑i cp o w e rf r o mt h el i q “d8 l t i t u d e ，t h ei n i t i a lt e m p e r a t u 弛，d i f f e r 朗tI i q u i dm e d i u ma l l d g e n e r a t o ro u t P u tp o w e rh a V eb 箦ne x 枷n e d ．U l t r a _ s o u n dh 鹞b 嘲i n t r o d u c e di n t 0t h es y s t ∞lo fd i v e r 鸵w 鼬k ∞u rb “f e r8 0 I u t i o n ．T h e p l D o e 鹤o fd e 9 0 r b i n gs u l f u rd b x i d ef r o mc i t r a t es o l u t i o l lh sb 睫ne x p e r i m e n t a l l ye x p l o r e db yu s i n gt h e 鲥f - m a d e ∞n o c h 锄i c a lr 能c t o r ．T h e r 皓u l t ss h o wt h a tt h eo u t p u tp 口w e ro ft h eg 肌e 糟t o ra n dl i q u i da l t i t u d ep l a yt h el e a d i n gm l 荡i nt h eu l t r a s o n i cp o w e rd i 鼯i p a t e di nt h e 8 0 l u t i ∞．T h ed i 鹞i p a t e du l t r a 啪i c 鲫V e ri nt h es o l u t i o ni n c r 渊w i t ht h eg ∞e r a t o ro u t p u tp o w e r 锄dt h er e l a t i o ni sb a s i c a l bl i n e a r ，P d i 鼻 一3 8 ．2 4 O ．5 8 4 P 伽，w i t ht h e ∞r r e I a t i o n ∞e f f i c i ∞tg i v e nb yR 0 ．9 9 5 2 ．T h et 雠o fu l t 删- 姗di nd e 吕o r b i f l g 乱J l f I I rd i 。x i d ef r 。r n d t r a t ed u t i o I l 咖i m p r o v et h ed 朗o r p t i o ne f f i c i 髓c yi n9 啪e ∞n d i t i o n s 。b u td o ∞r l o tc h a n g et h er e a c t i o nm e c h a n i s m ． K e y w 甜d 眦t a 王l u r g i c a lt ∞h ∞l o g y ；8 0 n o c h 锄j c a lr e a c t o r ；I l l t r a 蝴i cp o w e r ；d 鹤0 r p t i o no fs t I I f u rd i o x i d e ；d t f a t e 烈u t i o I l ； u l t r a 翻m i c 强v j t a t i m C L CN 哪h r T Q 0 2 8 ．1 5 ；T 确田3 ．2 3 ；X 7 0 3 ．1D ∞驯舱n tC o №AA n i d eI D l 0 0 1 0 2 l l 2 0 0 9 0 2 一0 0 9 3 一0 7 A c c o r d i n gt ot h ep h y s i c a lm e c h a n i s m sa n dt h e p u r p 0 S e so fa p p l i c a t i o n ， u l t r a S o n i cw a v e f r e q u e n c y a b o v e2x1 0 4H z c a nb er o u 曲l yc l a S S i f i e di n t ot w o k i n d s e x a m i n i n gu l t r a s o u n da n dp o w e ru l t r a s o u n d [ 1 ] ．P o w e ru l t r a s o u n di sav e r yu S e f u l t 0 0 li nt h ef i e l do f c h e m i c a lm e t a l l u r g y ．I nc h e m i c a lr e a c t i o np r o c e s 螂 o fb o t hh o m o g e n e o u sa n dn o n h o m o g e n e o u sp h a S e m e d i u m ，p o w e ru l t r a S 0 u n d c a n i m p r o v ed i f f e r e n t p h y s i c a lp r c c e s s e s ，s h o r t e nr e a c t i o nt i m e ， a n dr a i s e r e a c t i o nr a t ea n ds e l e c t i v i t y ．I tc a na l s os t i m u l a t e s o m er e a c t i o n s ，w h i c ha r eo t h e r w i ∞i m p o s s i b l e [ 2 I ． H o w e v e r ， i no r d e rt oo b t a i nb e t t e rr e p e t i t i v eu l t r a s o n i ce f f e c t s ，i ti sn e c e s s a r yt od e f i n et h eu l t r a s o u n d i n t e n s i t ya n di t sd i s t r i b u t i o n ，w h i c hi st om a k ep o w e r c a l ；b r a t i o nf b rs o n o c h e m i c a lr e a c t o r ． R e o e i v e dd a t e 2 0 0 7 0 4 一1 7 P r o j e c t 鲫p p o r 倒蚵 N 8 t u m lS c i 帆c eF o 岫d a t i o no fc h i M I5 0 8 7 4 0 8 7 N a t u r a lS c i ∞c eF c 哪d a t 渤 o fS h 啪x iP r o 讲n c e1 2 0 0 6 E 1 0 6 ；S p e c i a l N a t u r a lS c i 即c eE o u n d a t i o no f ‰’x i P ∞v i n c eE d u c a t i o no f f i c e 0 7 J K 3 0 2 ． B i o 伊a p h y X U Ej 哪一q ；nl1 9 6 6 一 ，p l D f 程I s o r ．P h ．D - f r m j o r ∞ c h e m i c a la n dm e t a U u r g i c a l 钮g i n e e r i n g 。蜘v i r o f l m 戗I t a l p r o t e c t i o n ． T h ec a l i b r a t i o no fs o n o c h e m i c a lr e a c t o rp o w e ri s t om e a s u r et h e a c t u a lr e s u l t so fu l t r a s o n i c c a v i t a t i o n t h r o u g hp h y s i c a lo rc h e m i c a lm e t h o d s ．A so n eo ft h e i m p o r t a n tp a r a m e t e r Sr e f l e c t i n gu l t r a S O u n di n t e n s i t y ， u l t r a S o n i cp o w e ri sd i f f e r e n tw i t hd i f f e r e n tr e a c t o r S t r u c t u r e sa n dm e d i u mp r o p e r t y ，t h ev a r r i n gt e m p e 卜 a t u r ea n dr e a c t i o nt i m e ，a n dd i f f e r e n tr e a c t o ro u t p u t p o w e r ．F o ran e w l yd e v e l o p e ds o n o c h e m i c a lr e a c t o r ， i ti sn e c e s s a r yt oc a l i b r a t ei t ，d e t e m i n ei t su l t r a s o n i c p o w e rc h a n g e s ，a n dp r o v i d et e c h n i c a lp a r a m e t e r Sf o r l a t e rs t u d ya n dd e s i g n ．1 nc u r r e n tr e s e a r c ht h e r ea r e m a n yk i n d so fm e t h c I d sf o rm e a S u r i n gt h eu l t r a s o u n d p o w e ro fs o n o c h e m i c a lr e a c t o r [ 3 6 | ．s u c ha si o d i n er e ． 1 e a s e ，e l e c t r i c a lm e t h o da n dd e c o r a t i o nm e t h o d ．B u t t h e 踺m e t h o d sc a no n I yq u a l i t a t i v e l yr e f l e c tu l t f a S o n i c c a v i t a t i o ni n t e n s i t y ．C u r r e n t l y ，c a l o r i m e t r yi sm o s t l y u 驼dt om e a S u r et h eu l t r a s o n i cp o w e rd i 鼹i p a t e di nt h e l i q u i dm e d i u m [ 引．I ts e e m st ob et h eb e s tm e t h o dt o m e a s u r ec a V i t a t i o np o w e rp e ru n i tv o l u m ei nl i q u i d ， d 鹤p i t eo ft h eI a c ko fc e r t a i na c c u r a c y ．T h i sm e t h o d h a st h eh y p o t h e s i st h a tr e g a r d l e s so ft h ep a r t i c l ev i ． b r a t i o no rc a v i t a t i o na c t i o nc a u s e db yu l t r 越妁u n d ， t h e ya nt r a n s f 0 咖t oh e a tf i n a l l y ．T h e nt h er a t eo f 万方数据 9 4有色金属第6 1 卷 c h a n g e0 fs o l u t i o nt e m p e r a t u r ei sm e a s u r e da n dt h u s t h eu l t r a s o n i cD o w e ri sd e t e m i n e d ．T h i sm e t h o de s t a b l i s h e sar e l a t i o no fu l t r a s o u n di n f l u e n c eo nc h e m i c a l r e a c t i o nd e g r e e [ 8 I ．I nt h i sw o r k ，t h ep o w e ro fs e I f m a d es o n o c h e m i c a Ir e a c t o ri sc a l i b r a t e db yu s i n g c a l o r i m e t r ya n dt h ei n f l u e n c eo nt h ed i s s i p a t e da c o u s ． t i cp o w e rf r o mt h el i q u i da l t i t u d e ，t h ei n i t i a l t e m p e r a t u r e ， d i f f e r e n tl i q u i dm e d i u ma n dg e n e r a t o ro u t p u t p o w e ra r ee x a m i n e d ． U s i n gs o l u t i o nf o rd e s u I f u r i z a t i o ni sam e t h o do f r e m o v i n gs u l f u rd i o x i d ef r o mf l u eg a S ，w h i c hi sd e V e l o p e db yB v u r e a uM i n e r a lM o u n t a i nC o m p a n y [ 9 】a n d h a sh i g hp o t e n t i a lo fd e v e l o p m e n ta n dh i g hV a l u eo f a p p l i c a t i o ni ni n d u s t r y ． F r o mt h eV i e w p o i n to fe n V i t ．o n m e n t a lD r o t e c t i o na n dr e a s o n a b l eu t i l i z a t i o no fr e ． s o u r c e s ，i ti sn e c e s s a n rt od e s o r bt h ec i t r a t es o l u t i o n u S e df o rd 郎u l f u r i z a t i o n ．A tp r e S e n t ，t h ed e s o r p t i o ni s a c h i e v e dm a i n l yb ys t e a mh e a t i n gi np a c k i n g c 0 I u m n s ． w h i c hs u f f e r sf r o mt h ed r a w b a c k st h a t s t e a mh e a t i n gc o n s u m e sh i g he n e r g y ，t h ee f f i c i e n c yo ￡ h e a tu t i l i z a t i o ni sl o w ，t h er e q u i r e m e n tf o rt h ee q u i p m e n ti sh i g ha n dt e c h n o l O g i e sa r ec o m p l e x ．T h eu t i l i z a t i o no fu l t r a s o n i ci nS C ，2 d e g a s S i n g i san e w m e t h o d ， w h i c hi ss i m p l ei np r o c e s s i n g ，o V e r c o m e s s D m ed r a w b a c k so fs t e a md e g a s s i n g ，a v o i d ss e c o n d - t i m ep o l l u t i o na n dt h u sh a sb r i g h tp r o s p e c to fd e V e l o p m e n t ．A san e wm a s s ．t r a n s f e rm e t h o d ， u l t r a S o n i c d e g a s s i n gh a sb e e ni n t e n s i v e l ys t u d i e d [ 1 0 一1 2 ] ．I nt h i s w o r k ，t h es t e a d yc a v i t a t i o ni nu l t r a s o n i cw a v ei su s e d t om a k et h eg a Sd i s S o l v e di nt h ea b S o r b e n tt of o m c a v i t a t i o nb u b b l e s ，w h i c hg r o wi n t ob i gb u b b l e sa n d s et ot h ea b s o r b e n ts u r f a c e ， i nt h i sw a y ，s u l f u r d i o x i d ec a nb ed e s o r b e da n dt h ea b s o r b e n tc a nb er e c v c l e d ．B a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fu l t r a s o n i ca c ． t i o n ，as e to fe q u i p m e n tf o rg a s - l i q u i ds e p a r a t i o nw i t h h i g he f f i c i e n c yi sd e s i g n e da n dt h ei n f l u e n c eo fo p e r a t i n gc o n d i t i o n so nt h ed e g a s s i n ge f f i c i e n c yo f 三；0 2f r m t h ec i t r a t es o l u t i o ni ss t u d i e d ．T h er e s u l t sD r o v i d ea t e c h n i c a lw a y { o rt h ed e e pd e s o r p t i o no fs u l f u rd i o x i d e a n da l s oD r o v i d et h ef u n d a m e n t a ld a t af o rf u t u r ei n ． d u s t r i a ld i s D o s a lo fs u l f u rd i o x i d e ． E x a m i n a t i o no f R e a c t o rP o w e r S o n o c h e m i c a l 1 ．1 E x p e r i m e n t a ld e v i c 鹤 I nt h i se x p e r i m e n t ，as e l f d e s i g n e dS o n o c h e m i c a l r e a c t o rt h a tc a nb eu s e df o rg a s - l i q u i dt 、 K p h a s e so r g a s s o l i d l i q u i dt h r e ep h a s e sr e a c t i o ni su s e da n d s h o w ni nF i g ．1 ．T h r e et r a n s d u c e r sa r ea t t a c h e di n t h eb o t t o mo ft h er e a c t o ra n dc o n n e c t e dt ou I t r a s o n i c g e n e r a t o r ． I nt h i sw a y ，n o to n l yt h es h o r t c o m i n g s t h a tt h eu l t r a s o u n dD o w e ri ss m a Ua n du n i f o mi ns o ． 1 u t i o na r eo v e r c o m eb u ta l S 0t h ep o l l u t i o no ft h eS o l u t i o nf r o mt h ep o k eo fa m p l i t u d et r a n s f o r m e ru l t r a S o n i cr e a c t o r ．u l t r a s o u n du n i f o n nd i s t “b u t i o ni ns o l u t i o n a n dt h ep h e n o m e n o no f “s u p e r f i c i a ls h i e l d ”[ 1 3 】a r e a v o i d e d ．Aj a c k e ta r o u n dr e a c t o rt h a tc a nb eu s e df o r p u m p i n gv a c u u mo r∞n t r o l l i n gt e m p e r a t u r ei s d e s i g n e d ．T h et e m p e r a t u r e m e a s u r i n ga p p l i a n c eu s e di n t h i se x p e r i m e n ti st h e m o c o u p l ea n dc o n n e c t e dw i t h d i a l ． F i g ．1 S c h 锄e0 fe x p “m e n t a If a c i l i t y 1 ．2 E x p e r i m e n t a lm e t h O d s I nac a l o r i m e t r i cs y s t e m ，t h eu l t r a S o u n dp o w e r o re l e c t r i c a lp o w e rt r a n s f e r st oh e a tp o w e ri nas a m e k i n do fs o l u t i o n ． I ft h eh e a tl o s sc a nb en e g l e c t e d ， t h er e l a t i o na c c o r d i n gt ot h et r a n s f o r m a t i o nr e l a t i o no f h e a ta n dp o w e ri ss h o w na se q u a t i o n 1 ，w h e r ePi s t h eu l t r a s o u n dp o w e ro rp o w e rd i s s i p a t e di ns o l u t i o n ， yi st h el i q u i dv o l u m e ，△丁i st h et e m p e r a t u r er a i s e o fs o l u t i o n ，a n dca n dpa r et h el i q u i dt h e n n a lc a p a c i t ya n dd e n s i t y ，r e s p e c t i v e l y ． P ∞、，△T 1 F o rc h e m i c a lr e a c t i o np r o c e s s e s ，i th a sp r a c t i c a l m e a n i n gt oe x a m i n ea v e r a g ep o w e rd i s s i p a t e di nS O I u - t i o nu n d e ru l t r a s o u n d ．T h u st h ea v e r a g ep o w e ri na c e r t a i nt i m eo f2 0 m i ni se x a m i n e da n dt h ei n f l u e n c e s o ft h e “q u i da l t i t u d e ，t h ei n i t i a lt e m p e r a t u r e ，d i f f e r e n tl i q u i dm e d i u ma n dt h eg e n e r a t o ro u t p u tp o w e ro n 万方数据 第2 期 X U EJ u a n - q i ne ta l 踟哪i n a t i ∞o fS 。n o c h 印l i c a lR e a c t ∞P a w 日a n dA p p h c a t i o ni nS u l f u rD i o 【i d eD E 鲫p t i o f l 9 5 d i s s i p a t e da ∞u s t i cp o w e ri nt h eI i q u i da r es t u d i e d ． T h eg e n e r a t o rp o w e ro u t p u ti sm e a s u r e db yp o w e r m e t e r m o d e lE M B1 0 K2 5 0 ． 1 ．3R e s u I t sa n dd i s c u s s i o n s 1 ．3 ．1I n f l u e n c eo fl i q u i da l t i t u d eo nd i s s i p a t e du l t r a S o n i cp o w e ri nl i q u i d ．E x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r Sa r e u I t r a s o u n df r e q u e n c y ， 4 0 k H z ， g e n e r a t o ro u t p u t P 叫t 2 9 5 W ， i n i t i a l t e m p e r a t u r eo fS o l u t i o nT 3 0 ℃．a n dd i s t i l l e dw a t e ri su s e d ． T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t si nF i g ．2s h o wt h a tt h e u l t r a s o n i cp o w e rd j s s i p a t e di ns o l u t i o ni sa l m o s tl i n - e a r l yi n c r e a s e dw i t ht h el i q u i da l t i t l 】d e ．T h es t u d i e si n R e f [ 1 4 ] s h o wt h a tu l t r a s o u n da b s o r b a n c ec o e f f i c i e n ti n s o I u t i o ni sv e r vs m a l l ．T h i si n d i c a t e st h a tu l t r a s o u n d a b s o r b a n c ei nw a t e ri sv e r yw e a ka n dt h et e m p e r a t u r e r i s i n go fs o l u t i o ni sm a i n l yc a u S e db yah i g ht e m p e r a ． t u r eo ft h o u s a n d so fd e g r e e sa n dah i g hp r e s S u r eo f h u n d r e d so fa t m o S p h e r i cp r e S S u r ei n s t a n t l yp r o d u c e d b yt h ec 0 1 l a p S eo fc a v i t a t i o nb u b b l eu n d e ru l t r a S o u n d c a v i t a t i o n ．T h ec a v i t a t i o nb u b b l en u m b e ra n dw a m ． u pe f f e c ti nS o l u t i o na r el i n e a l l yi n c r e a s e dw i t ht h el i q ． u i da l t i t u d e ．T h e s ep o i n t sp r o v i d es o m eb a s i sf o rt h e d e s i g no fs o n o c h e m i c a lr e a c t o ra n di t se n l a r g e m e n t ． 1 * i 曲t ，c “ F i g ．2 R e l a t i o nb e t w e e nl i q u i da l t i t u d ea n d d i S s i p a t e du l t r a s o n i cp o w e r 1 ．3 ．2I n f l u e n c eo fi n i t i a lt e m p e r a t u r eo nd i s s i p a t e d u l t r a s o n i cp o w e ri nl i q u i d ． E x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r S a r eu l t r a s o u n df r e q u e n c y ， 4 0 k H z ，g e n e r a t o ro u t p u t P o u t 2 9 5 W ，l i q u i da l t i t u d e 1 0 c m ，a n dd i s t i l l e d w a t e ri su s e d ．T h er e s u l t si nF i g ．3s h o wt h a tt h ei n i t i a lt e m p e r a t u r eo fs o l u t i o nh a sac o r l s i d e r a b l ei n f l u ． e n c eo nd i S s i p a t e du l t r a s o n i cp o w e r ．D i S S i p a t e du l t r a s o n i cp o w e ri si n c r e a s e dw i t hi n c r e a s eo ft h ei n i t i a l t e m p e r a t u r e ． H o w e V e r ，w h e ni n i t i a lt e
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